Текст книги "Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает"

Автор книги: Манель Эстейер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 12 страниц)

А почему другие «дети голода», наоборот, превратились во взрослых с ожирением?

Чтобы ответить на этот вопрос, а также дополнить ответ, который мы дали в предыдущем разделе, необходимо углубиться в утверждение, которое мы только что сделали. Оно напрямую связано с причинами разного влияния голода на беременных женщин в зависимости от триместра. Для начала расскажем о первых ученых, исследовавших влияние этого всеразрушающего голода, Мервине Сассере и Зене Стейн, супружеской паре южноафриканских врачей-эпидемиологов, которые пытались изучить неврологические последствия у плода, вызванные недоеданием матери во время беременности. Для эксперимента им нужна была значимая группа испытуемых, которые бы пострадали от плохого питания в утробе матери, затем ученые вели бы наблюдение за их потомками. Естественно, эксперименты такого рода на людях исключены, поэтому ученые использовали животных, пока на них не снизошло озарение: голландский голод снабдил их всеми материалами, необходимыми для проведения исследования! Нидерланды были развитой страной: население обычно не испытывало трудностей с питанием, но продолжительное время люди страдали от сурового голода, затем прежний режим питания был восстановлен. Самым ценным для ученых оказалось то, что, благодаря высокой степени развития общества в целом и системы здравоохранения в частности, осталась очень подробная медицинская документация, регистрировавшая всех новорожденных и их дальнейшее развитие. Кроме того, так как условия голода были разными на севере и на юге страны, удалось сравнить детей, рожденных в самый разгар голода, с теми, кто почти не пострадал, но жил в тех же самых регионах.

Благодаря точности и тщательности голландской системы регистрации, которая хранила бесценные данные десятки лет, а также другим реестрам (например, военным), содержавшим карточки с информацией о состоянии здоровья всех мужчин призывного возраста, Мервин и Зена смогли собрать статистику, которая позволила с предельной точностью отследить эволюцию «детей голода» и дала возможность ученым сделать важные выводы. В течение десятилетий после войны другие исследователи собрали немало доказательств правильности их выводов и продолжили развивать их исследования на базе новых открытий в области перинатальной медицины.

Считается, что во время голодной зимы на севере Голландии проживало примерно сорок тысяч беременных женщин– это очень широкое поле для исследования. Было сделано множество важных открытий, но самое удивительное из них доказало зависимость состояния здоровья взрослых от срока беременности, на котором их матери пережили острую нехватку пищи.

Выяснилось, что дети женщин, которые во время «голодной зимы» были на первом триместре беременности, при появлении на свет с совершенно нормальным весом (напомним, что, когда они родились, страна уже преодолела ситуацию нехватки пищи), в зрелом возрасте имели склонность к ожирению, а также к сердечно-сосудистым заболеваниям и депрессии; процент дорожных аварий с их участием был высоким, а производительность и успехи на работе, наоборот, довольно скромными. Кроме того, у женщин была выявлена большая вероятность заболеть раком того же органа, который диагностировали у их матерей.

С другой стороны, согласно результатам исследования 2003 года, дети, чьи матери пережили голод на втором триместре беременности, при рождении обладали нормальным весом и во взрослом возрасте были более подвержены шизофрении и неврологическим отклонениям.

Что касается матерей, которые пережили голод на третьем триместре беременности, их дети, естественно, родились с недобором веса, хотя впоследствии он нормализовался. Однако во взрослом возрасте многие страдали от диабета, были менее подвержены ожирению и не достигали большого роста. Их дети, в свою очередь, тоже были необычно маленькими. То есть, несмотря на то что еды у них было предостаточно, они не полнели, как будто их тела так никогда полностью и не оправились от той ужасной голодной зимы, той самой Hongerwinter.

Как такие различия вообще возможны?
Рассмотрим каждый случай более подробно

Хотя при рождении дети, чьи матери пережили голодную зиму во время первого триместра беременности, казались совершенно здоровыми, именно они пострадали больше всего из-за того, что их внутриутробное развитие в течение первых трех месяцев (в настоящее время доказано, что этот период является самым важным, несмотря на малый размер плода) подверглось воздействию голода, и эта «метка» осталась с ними на всю жизнь. Это связано с так называемой теорией экономного фенотипа, сформулированной в 1989 году доктором Дэвидом Баркером, который изучал механизмы адаптации плода в определенных экстремальных условиях. Если мать недоедает, организм плода сохраняет память об этом внутриутробном опыте и, соответственно, задействует адаптационные механизмы, включающиеся с целью выжить в борьбе с нехваткой питания. Эти механизмы работают на метаболизм, развивающийся таким образом, чтобы автоматически быть нацеленным на накопление калорий, избежание чрезмерных нагрузок и, в конечном счете, сохранение и без того скудных ресурсов. Однако эти дети родились в мире, где уже не было голода, и их организм, привыкший копить запасы, отреагировал на изобилие быстрым ростом, полнея до ожирения и заставляя сердце прикладывать чрезмерные усилия, ведь с самого начала развития оно привыкло работать с низкой скоростью. Именно так в их случае возникали сердечная недостаточность и ожирение (не потому, что они слишком много ели, а потому, что нормальное количество еды для них было излишним само по себе из-за экономного фенотипа).

Вывод: младенцы, формирование которых пришлось на голодный период, на всю оставшуюся жизнь были запрограммированы на существование в условиях острой нехватки пищи, а так как нехватки к моменту их рождения уже не было, они набирали лишний вес (создавали запасы на черный день).

Изучая повзрослевших «детей голода», психиатр Эзра Сассер, сын упомянутых Мервина Сассера и Зены Стейн, смог доказать, что, как и предполагали его родители, существуют неврологические проблемы и психические расстройства, обусловленные неблагоприятным воздействием на определенной стадии развития головного мозга. Сассер обнаружил, что существуют глубокие связи между внутриутробным питанием и шизофренией, что доказывало верность теории его родителей, хотя они и не смогли развить ее до конца. Зена и Мервин изучали «детей голода», когда тем было по восемнадцать лет, а многие неврологические проблемы проявились гораздо позже, так как еще одним последствием голода было ускоренное старение клеток поврежденных плодов, а следовательно, их когнитивные способности ухудшались с большей, чем средняя, скоростью. Многие пострадавшие вынуждены были преждевременно уйти на пенсию или перестать работать.

И наконец, важный факт о плодах третьего триместра: они не только родились с недобором веса, но в дальнейшем их новорожденные дети также страдали от этого недуга, хотя были зачаты и выношены во время достатка.

Этот факт является столь же фундаментальным, как и то, что повзрослевшие дети первого триместра (которые страдали ожирением) имели детей и даже внуков с лишним весом. Сейчас мы приближаемся к самому важному заключению: помимо того, что обстоятельства, в которых развивается плод, могут повлиять на его взрослую жизнь, самым значимым является то, что эти изменения влияют также на последующие поколения. Следовательно, возникают вопросы: можно ли унаследовать последствия голода? Может ли «программа» плода, созданная голодом, перейти к следующим поколениям?

Ответ, очевидно, да. Последствия влияния внешних обстоятельств не ограничиваются жизнью одного человека, но переходят к следующему поколению, а иногда заметны и через одно поколение. Так, в нашем конкретном случае голландской зимы речь идет не только о «детях голода», но и о «внуках голода» и даже о «правнуках голода».

Это заинтересовало исследователей и ученых вообще, и, конечно, эпигенетиков в частности, и мы поговорим об этом более подробно, когда будем делать окончательные выводы. С другой стороны, упомянутые открытия – не единственное положительное последствие этого ужасного голода. Именно он послужил почвой для других открытий, которые хотя и не связаны с предметом нашей книги, тем не менее, очень значимы.

Стоит отметить, что доктор Зена Стейн в свои девяносто четыре года все еще активно преподает в Университете Колумбии как заслуженный профессор. Ее супруг Мер-вин скончался в 2014 году.

Голод… почва для открытия способа избавления от целиакии?

Помимо тех открытий, о которых мы уже говорили, голландский голод способствовал появлению безглютеновой диеты для лечения целиакии. Это была работа голландского педиатра Виллема-Карела Дике, который до начала Второй мировой войны начал исследовать, как именно диета влияет на детей. В 1936 году, когда его назначили медицинским директором Детской больницы Юлианы в Гааге, он начал исследовать способы улучшения лечения детей, страдающих непереносимостью некоторых продуктов. Однако именно голландский голод подсказал ему верную дорогу к открытию: он доказал, что состояние детей, которые до голодной зимы страдали от хронической диареи и истощения, улучшилось во время голода из-за отсутствия злаковых (хлеба и каш), а некоторые даже практически выздоровели, несмотря на серьезный недостаток еды вообще.

После освобождения страны те же самые дети могли наслаждаться полным и разнообразным питанием, но странным образом их состояние снова ухудшилось, что позволило прийти к заключению, что именно мука и производные пшеницы и других злаковых были причиной их кишечных болезней. Подозрения подтвердились, когда выяснилось, что некоторые больницы даже во время голода смогли обеспечивать своих истощенных пациентов злаковыми кашами, но так как они содержали глютен, состояние детей с хронической диареей, не прекращавших есть эти каши в течение всего времени, в отличие от голодающих детей, не улучшилось.

На основе этих открытий ученый создал диету без злаковых, то есть без ржи или пшеницы, благодаря чему болевшие дети быстро пошли на поправку. Немного позже, в начале пятидесятых, голландские медики Андерсон, Вейере и ван де Камер, коллеги доктора Дике, обнаружили, что причиной недомоганий были не рожь или пшеница сами по себе, а только глютен (клейковина) – группа белков, которые находятся во многих, но не во всех зерновых злаковых культурах (например, в рисе и вовсе глютена нет).

А сейчас повторим

Почему некоторые гены «молчат» или «выключаются», когда организм подвергается внешним стрессовым влияниям?

Стрессовая ситуация вызывает изменения в нормальной эпигенетике клеток, что в конце концов может привести к появлению некоторых болезней. Такой стресс может быть точечным, но тогда в клетках появляется что-то наподобие «эпигенетической памяти», которая способствует поддержанию изменений, вызванных стрессовой ситуацией.

Хотя в данной главе мы сфокусировались на случае голландского голода, а именно на том, как такие изменения могут отразиться на состоянии еще не рожденных детей, важно отметить, что они могут повлиять и на уже родившихся детей, и даже на взрослых.

Еще немного о Голландии: актриса Одри Хепберн своей чрезмерной хрупкостью и стройностью обязана уже столько раз упомянутой «голодной зиме», которую она пережила в возрасте пятнадцати лет – в то время ее звали Эдда ван Хеемстра – в оккупированном нацистами городе Арнеме. В нескольких интервью актриса говорила о пережитом голоде, а также о впечатлении, которое произвел на нее «Дневник Анны Франк», так как обе они были в одинаковом возрасте и ситуации были схожи, но исход был разным. Одри выжила и смогла оправиться от пережитого ужаса, чтобы посвятить себя не только украшающим нашу жизнь прекрасным ролям в кино, но и гуманитарной помо-щи ООН. Она отдавала этому всю себя, особенно в миссиях помощи голодающим на востоке Африки. Была ли ее тонкая красота и хрупкость последствием эпигенетической памяти голландского голода? Мы не можем этого утверждать, так как статус метилирования ее гена ИФР-2 никогда не анализировался, но мы знаем, что глубина ее взгляда хранила горькие воспоминания обо всем пережитом. Она была свидетелем расстрела на загруженной людьми улице, потеряла родственников, участвовавших в Сопротивлении и репрессированных нацистами, а ее брат был узником концлагеря. Этот жизненный опыт оставляет более серьезный след, чем эпигенетика. Возможно, веселый, с нотками ностальгии, нрав актрисы, ее глубокая человечность, изливающаяся с экрана, обладают более древней памятью, чем воспоминания, связанные с голодом.

Может ли поведение наших родителей и дедов определять наш характер и наше здоровье? Важно ли, что от мамы или папы нам достались эти «стрессированные» гены или такое наследование является определяющим, только если происходит конкретно от одного из родителей?

Как мы только что убедились, внешнее потрясение может оставить в памяти наших клеток воспоминание, которое будет актуально несколько поколений. Самое интересное то, что иногда такое потрясение может оказать большее воздействие на последующие поколения (наши дети, внуки или правнуки), чем на нас самих!

Поэтому, перенося данные последних исследований на людей, не подвергавшихся внешним потрясениям, но живущих в неблагоприятных условиях, мы можем утверждать, что, например, потребление табачных изделий будет иметь негативное воздействие на развитие детей курящих людей, даже если они курили до зачатия этих самых детей.

С другой стороны, также известно, что это воздействие имеет место только в том случае, если родители курили до своего полового созревания, что свидетельствует о том, что важны не только привычки наших родителей (или даже дедушек с бабушками), но и период жизни, в который эти привычки были им свойственны.

В Швеции было проведено еще одно исследование, связанное с влиянием питания на разные поколения. Результат оказался неожиданным: если пережил голод дедушка, только внуки мужского пола будут страдать от диабета и иметь более высокий уровень смертности, в то время как если голодали бабушки, высокий коэффициент смертности будет только среди внучек.

Может ли экологический стресс изменить наши гены? Какие факторы или внешние обстоятельства могут послужить причиной передачи из поколения в поколение эпигенетики? Когда и почему окружающая среда способна превозмочь это приобретенное наследие?

Несмотря на то что наследование эпигенетики из поколения в поколение описано в научной литературе (речь идет о гипотезе, согласно которой среда, окружающая наших предков, вполне возможно, повлияла и на нас), сегодня эта идея является довольно спорной. В некоторых исследованиях было отмечено, что недоедание «испытуемых» – вспомним голландский голод – отрицательно влияло на здоровье их внуков (два поколения спустя!).

Другой пример влияния уменьшения количества калорий у эмбрионов заключался в появлении у второго поколения диабета и в нарушении репродуктивной функции. Последнее могло произойти из-за влияния на эмбрион гормона диэтилстильбэстрола (подрывающего эндокринную систему).

Так как выше мы уже говорили о последствиях курения, необходимо упомянуть и другие исследования, посвященные поиску причины передающихся по наследству эпигенетических изменений. Благодаря им было обнаружено, например, что такие яды, как диоксин (производимый в процессе отбеливания бумаги или при изготовлении пестицидов) и ДДТ (дифенил трихлорэтан, инсектицид), топливо для самолетов и даже диеты, богатые насыщенными жирами, являются теми самыми внешними факторами, которые могут стать причиной наследования эпигенетики. Излишне повторять, что эти факторы присоединяются к уже упомянутым: серьезная нехватка калорий (то есть голод) и, конечно, алкоголь и табак.

А сейчас мы снова подошли к корню проблемы: что мы можем сделать, чтобы изменить воздействие неблагоприятной среды обитания на наше здоровье. Другими словами, если мы были подвержены стрессовым ситуациям или влиянию веществ, которые могут изменить наше эпигенетическое наследование, возможно ли перепрограммировать нашу клеточную память так, чтобы влияние этих изменений стало благоприятным для нашего здоровья и здоровья наших потомков?

И снова обратимость – ключ к ответам на все эти вопросы. Несмотря на то что мы все еще не знаем, как изменить эту пострадавшую клеточную память, ученые и исследователи с каждым днем все больше приближаются к более глубокому ее пониманию, что позволит нам в ближайшие несколько лет точно узнать, какие именно изменения в нашей эпигенетике произошли из-за окружающей среды. Таким образом, потенциально мы сможем вернуть клетки к нормальному состоянию, но не должны тешить себя иллюзиями и уж тем более проявлять излишнюю самоуверенность, так как впереди нас ждет еще долгий путь. Поэтому на время ожидания, пока наука шагнет вперед, сейчас же потушите свои сигареты!

Возвращаясь к диете… Как лучше питаться для здорового эпигенетического наследования?

Так как лишний вес напрямую связан с появлением таких патологий, как диабет или коронарные заболевания сердца, кажется очевидным, что сбалансированная диета (не превышение и не недостаток питательных веществ), совмещенная с умеренной физической нагрузкой, является самым надежным средством, чтобы сохранить и передать здоровое эпигенетическое наследство нашим потомкам.

Понятно, что вы ждете точных рекомендаций или хотя бы менее общих, но, при всем уважении к вам, вот то единственное, что мы можем сказать: в настоящее время ведутся исследования, которые связывают низкокалорийные диеты с замедленным старением. Однако их результаты неубедительны. Другие исследователи связывают преждевременное старение с теми передающимися по наследству эпигенетическими изменениями, которые приводят к большей смертности из-за сердечно-сосудистых заболеваний.

Может ли экстракорпоральное оплодотворение спровоцировать эпигенетические изменения?

До этого момента мы настаивали на важности питания и хорошего самочувствия плода для его будущего здоровья и даже для здоровья его потомков. Сейчас самое время задуматься, что именно происходит в случае использования вспомогательных репродуктивных технологий и как это связано с изменениями и проблемами со здоровьем, которые могут возникнуть у детей, рожденных таким образом. Эффективность и пригодность этой технологии вызывают сомнения у некоторых ученых из-за окружающей среды и манипуляций, которым подвергаются яйцеклетки и эмбрионы. Последние исследования эти сомнения не опровергают. Испытания на людях и животных наводят на мысль, что вспомогательные репродуктивные технологии могут воздействовать на эпигенетику в процессе образования эмбриона, становясь причиной патологий при рождении. Правда ли это?

И на самом деле исследования показали, что, скорее всего, существует связь между использованием этих технологий и изменением, которое влияет на рост и носит необычное название синдрома Беквита – Видемана. Исследователи доказали, что если раньше этот симптом диагностировался у 0,8 % населения, его частота у детей, рожденных с помощью вспомогательных репродуктивных технологий, составляет 4,6 %, то есть в шесть раз выше.

Однако, несмотря на эти данные, науке неизвестно, была ли сама технология причиной развития патологий или патологии уже были в гаметах родителей с проблемами с фертильностью.

Возможно ли будет находить и исправлять аномальное метилирование у плодов, чтобы избегать «дефектов»?

В настоящее время разрабатываются различные лабораторные технологии с целью иметь возможность избежать метилирования ДНК на некоторых участках генома. Со временем мы точно сможем опознавать, какие изменения эпигенома вызваны внешним стрессом, и изменять или обращать их вспять. Речь идет не о попытках «улучшить» человеческий эмбрион с помощью генетических манипуляций или в данном случае эпигенетических (что сопровождалось бы возражениями по этическим причинам, так как речь идет об очевидном эпигенетическом вмешательстве), а скорее о лечении того, что подверглось нежелательным изменениям из-за воздействия факторов окружающей среды и в конечном счете могло бы привести к заболеванию в будущем.

Глава 4
Никогда никого не судите по цвету кожи (даже мышей)

К сожалению, очень часто мы судим людей по их внешнему виду и забываем оценить их действия и личные достоинства. Это происходит отчасти оттого, что, поскольку все мы принадлежим к роду человеческому, зрение является нашим самым развитым чувством, в отличие от других животных, которые ориентируются и оценивают все, что их окружает, с помощью обоняния или даже вкуса. Мы смотрим на себя и решаем, нравимся себе или нет, как минимум перед первым свиданием. И мы не задумываемся даже на секунду, что все, что мы видим (а значит, во что мы влюбляемся), – это всего лишь внешняя оболочка, всего лишь кожа. Если только, конечно, искра не вспыхивает в операционной между хирургами и пациентами.

Так о чем это мы? Да, для людей кожа (как мы в несколько шутливой форме попытались объяснить) – это важнейший элемент существования, такой же, как и зрение. Возможно, поэтому разная пигментация является иногда причиной вопиющей несправедливости, и даже сегодня мы видим абсурдное разделение и сегрегацию во многих обществах.

Но если бы мы могли изменить цвет нашей кожи? Если бы существовал эпигенетический механизм, позволяющий это сделать?

Позвольте разъяснить вам этот вопрос на примере невымышленной истории одного нашего не такого уж и дальнего родственника – особого типа «мыши».